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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Koordinateneingabevorrichtungen
und betrifft im Spezielleren eine Koordinateneingabevorrichtung, die
eine gewünschte
Eingabe durch Verschieben eines Betätigungsteils ermöglicht und
die z.B. für
persönliche
Computer (PC's),
Mobiltelefone und Videospieleinheiten geeignet ist.
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2. Beschreibung des einschlägigen Standes
der Technik
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13 und
14 veranschaulichen
eine herkömmliche
Koordinateneingabevorrichtung, die durch Verschieben eines Betätigungsteils
betätigt werden
kann, um einen gewünschten
Eingabevorgang auszuführen.
Eine solche herkömmliche
Koordinateneingabevorrichtung ist in der ungeprüften
japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. 2003-84916 offenbart. Die Koordinateneingabevorrichtung
beinhaltet einen oberen Gehäuseteil
51 in dem
oberen Bereich der Vorrichtung sowie einen isolierenden unteren
Gehäuseteil
52,
der dem oberen Gehäuseteil
51 zugewandt
gegenüberliegt
und unterhalb von dem oberen Gehäuseteil
51 angeordnet
ist.
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Der
obere Gehäuseteil 51 besitzt
einen ebenen Elektrodenbereich 51a, eine Schaftführung 51b sowie
eine kreisförmige
Betätigungsöffnung 51c.
Im Spezielleren erstreckt sich der Elektrodenbereich 51a um
die äußere Peripherie
des oberen Gehäuseteils 51 herum,
und die Schaftführung 51b ragt
aus dem zentralen Bereich des Elektrodenbereichs 51a heraus.
Die kreisförmige
Betätigungsöffnung 51c erstreckt
sich durch das Zentrum der Schaftführung 51b hindurch.
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Ferner
erstreckt sich ein Paar Drück-Befestigungselemente 51d von
zwei entsprechenden Seiten des oberen Gehäuseteils 51, d.h.
links und rechts in der Zeichnung, nach unten.
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Der
untere Gehäuseteil 52 dagegen
beinhaltet eine Abdeckung 52a um die äußere Peripherie des unteren
Gehäuseteils 52 herum
sowie einen von der Abdeckung 52a umgebenen Hohlraum 52b.
Die Abdeckung 52a des unteren Gehäuseteils 52 ist mit einem
Breitdrück-Vorsprung 52c zum
Breitdrücken an
dem oberen Gehäuseteil 51 versehen.
Der Breitdrück-Vorsprung 52c erstreckt
sich auf eine vorbestimmte Höhe.
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Der
denn Hohlraum 52b bildende zentrale Bereich einer Bodenplatte 52d ist
mit einem Schalterhaltebereich 52e versehen, der sich auf
eine vorbestimmte Tiefe nach unten erstreckt.
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Weiterhin
ist die Bodenplatte 52d mit einer feststehenden Elektrode 53 versehen,
die z.B. vier gleichmäßig aufgeteilte,
fächerförmige Elektrodenkomponenten,
d.h. erste bis vierte Elektrodenkomponenten, in Umfangsrichtung
der Bodenplatte 52d aufweist.
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Die
feststehende Elektrode 53 beinhaltet ferner Kontaktzungen 53a,
die mit den entsprechenden vier Elektrodenkomponenten verbunden
sind. Die Kontaktzungen 53a erstrecken sich in Richtung
auf die Außenseite
der Abdeckung 52a.
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Die
Bodenfläche
des Schalterhaltebereichs 52e des unteren Gehäuseteils 52 ist
mit einem Schalterkreis 54 versehen. Der Schalterkreis 54 beinhaltet einen
kreisförmigen
zentralen feststehenden Kontakt 54a und einen peripheren
feststehenden Kontakt 54b, der z.B. hufeisenförmig ausgebildet
ist und in einem Abstand von dem zentralen feststehenden Kontakt 54a angeordnet
ist.
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Der
zentrale feststehende Kontakt 54a und der periphere feststehende
Kontakt 54b sind mit externen Anschlüssen 54c bzw. 54d verbunden,
die sich in Richtung zur Außenseite
der Bodenplatte 52d erstrecken.
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Weiterhin
erstreckt sich ein Betätigungsschaft 55 durch
die Schaftführung 51b des
oberen Gehäuseteils 51 hindurch.
Der Betätigungsschaft 55 beinhaltet
einen nach oben ragenden Betätigungsteil 55a und
einen Flanschteil von 55b.
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Weiterhin
weist der Betätigungsschaft 55 einen
Abstützteil 55c unterhalb
von dem Flanschteil 55b mit einem größeren Durchmesser als dem des Betätigungsteils 55a sowie
einen Kontaktdruckbeaufschlagungsteil 55d auf, der vom
Zentrum der Bodenfläche
des Abstützteils 55c nach
unten vorsteht.
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Hinsichtlich
des Betätigungsschafts 55 erstreckt
sich der Betätigungsteil 55a durch
die Betätigungsöffnung 51c des
oberen Gehäuseteils 51 hindurch
nach oben, und der Flanschteil 55b steht in Berührung mit
der Innenfläche
der Schaftführung 51b. Auf
diese Weise ist der Betätigungsschaft 55 in
jeder beliebigen horizontalen Richtung verschiebbar, wobei er ferner
in Vertikalrichtung mit Druck beaufschlagt werden kann.
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Der
Hohlraum 52b enthält
eine ringförmige bewegliche
Elektrode 56. Der zentrale Bereich der beweglichen Elektrode 56 ist
mit einer Abstützöffnung 56a versehen,
die mit dem Abstützteil 55c des Betätigungsschafts 55 zusammenwirkt.
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Ferner
ist der Außendurchmesser
der beweglichen Elektrode 56 kleiner als der Innendurchmesser
des Hohlraums 52b, so dass ein federnd nachgiebiges Element 57 in
einem Raum zwischen der Innenumfangsfläche des Hohlraums 52b und
der Außenumfangsfläche der
beweglichen Elektrode 56 angeordnet ist.
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Bei
dem federnd nachgiebigen Element 57 handelt es sich um
einen O-förmigen
Ring, dessen Innendurchmesser gleich oder kleiner ist als der Durchmesser
der beweglichen Elektrode 56. Der Querschnitt des federnd
nachgiebigen Elements 57 ist im Wesentlichen oval.
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Da
das federnd nachgiebige Element 57 in dem Raum zwischen
der Innenumfangsfläche
des Hohlraums 52b und der Außenumfangsfläche der beweglichen
Elektrode 56 angeordnet ist, erlaubt die Vorspannkraft
des federnd nachgiebigen Elements 57 eine Positionierung
der beweglichen Elektrode 56 im Zentrum des Hohlraums 52b.
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Angrenzend
an die obere und die untere Oberfläche der beweglichen Elektrode 56 ist
ferner ein jeweiliger isolierender Flächenkörper 58 vorgesehen.
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Der
Schalterhaltebereich 52e des unteren Gehäuseteils 52 enthält einen
Metallkontakt 59, dessen zentraler Bereich nach oben ragt.
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Der
Metallkontakt 59 in dem Schalterhaltebereich 52e steht
in Kontakt mit der Spitze bzw. dem Endbereich des Kontaktdruckbeaufschlagungsteils 55b des
Betätigungsschafts 55,
und die Peripherie des Metallkontakts 59 steht in elektrischem
Kontakt mit dem peripheren feststehenden Kontakt 54b des Schalterkreises 54.
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Unter
Bezugnahme auf 14 wird die Betätigung einer
solchen herkömmlichen
Koordinateneingabevorrichtung im Folgenden beschrieben. Zuerst befindet
sich der Betätigungsschaft 55 im
Ausgangszustand. Dieser Ausgangszustand bezieht sich auf einen neutralen
Zustand, in dem die bewegliche Elektrode 56 und der Betätigungsschaft 55 aufgrund der
Federkraft des federnd nachgiebigen Elements 57 im Zentrum
des Hohlraums 52b positioniert sind.
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Im
Ausgangszustand kann eine Steuerung (in den Zeichnungen nicht dargestellt)
die elektrostatische Kapazität
bestimmen, die zwischen dem Elektrodenbereich 51a des oberen
Gehäuseteils 51 und den
Elektrodenkomponenten der feststehenden Elektrode 53 in
dem unteren Gehäuseteil 52 erzeugt wird.
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Wenn
z.B. eine horizontale Kraft im Ausgangszustand auf den Betätigungsschaft 55 in
einer durch einen Pfeil X dargestellten Richtung aufgebracht wird,
wird die bewegliche Elektrode 56 in Bezug auf die Zeichnung
nach links verschoben, so dass der linke Bereich des federnd nachgiebigen
Elements 57 zusammengedrückt und elastisch verformt wird.
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Dadurch
steigt die elektrostatische Kapazität zwischen der feststehenden
Elektrode 53 und der beweglichen Elektrode 56 an
der linken Seite der Zeichnung gegenüber dem ursprünglichen
Wert an.
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Gleichzeitig
wird die elektrostatische Kapazität zwischen der feststehenden
Elektrode 53 und der beweglichen Elektrode 56 an
der rechten Seite der Zeichnung gegenüber dem ursprünglichen
Wert geringer.
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Wenn
die Steuerung eine derartige Änderung
in der elektrostatischen Kapazität
feststellt, kann ein Cursor auf einem Anzeigeschirm beispielsweise
eines Mobiltelefons (in den Zeichnungen nicht dargestellt) in eine
gewünschte
Position auf der linken Seite des Anzeigeschirms bewegt werden.
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Wenn
der Cursor in die gewünschte
Position verlagert ist und der Betätigungsschaft 55 in
Vertikalrichtung mit Druck beaufschlagt wird, drückt der Kontaktdruckbeaufschlagungsteil 55d des
Betätigungsschafts 55 gegen
den Metallkontakt 59.
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Auf
diese Weise wird der Metallkontakt 59 elastisch verformt,
so dass der Endbereich des verformten Metallkontakts 59 mit
dem zentralen feststehenden Kontakt 54a in Kontakt gelangt.
Der Metallkontakt 59 schafft somit eine elektrische Verbindung des
zentralen feststehenden Kontakts 54a mit dem peripheren
feststehenden Kontakt 54b, um dadurch den Kontakt des Schalterkreises 54 zu
schalten.
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Das
Schalten des Kontakts des Schalterkreises 54 kann z.B.
das Öffnen
einer Mitteilung ermöglichen,
die der Position des Cursors auf dem Anzeigeschirm entspricht.
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Wenn
die horizontale Kraft oder die vertikale Kraft, die auf den Betätigungsschaft 54 ausgeübt wird,
aufgehoben wird, veranlasst die Federkraft des federnd nachgiebigen
Elements 57 oder die Federkraft des Metallkontakts 59 jeweils
eine zwangsweise automatische Rückkehr
des Betätigungsschafts 55 in die
neutrale Position, d.h. den Ausgangszustand.
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Eine
solche herkömmliche
Koordinateneingabevorrichtung ist jedoch problematisch, da die Vorrichtung
eine große
Größe hat.
Dies ist durch die Tatsache bedingt, dass zum Ermöglichen
einer Verschiebung des Betätigungsschafts 55 über eine
große
Distanz die Dicke des federnd nachgiebigen Elements 57,
dessen Querschnitt im Wesentlichen oval ist, groß sein muss, damit das federnd
nachgiebige Element 57 in seinem Querschnitt verformt werden kann.
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Ferner
ist eine hohe Betätigungskraft
zum Verschieben des Betätigungsschafts 55 erforderlich, um
dadurch das federnd nachgiebige Element 57 querschnittsmäßig zu verformen.
Ansonsten kann die bewegliche Elektrode 56 nicht angemessen
verschoben werden.
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Als
Ergebnis hiervon können
Probleme z.B. für
Frauen und Kinder entstehen, da diese möglicherweise nicht in der Lage
sind, den Betätigungsschaft 55 über eine
große
Distanz zu verschieben, so dass sie einen gewünschten Koordinateneingabevorgang möglicherweise
nicht ausführen
können.
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Eingabevorrichtungen
des Standes der Technik sind aus der
US
6 181 327 und der
US
4 273 972 bekannt. Die
US
6 181 327 offenbart einen Joystick mit einem Gehäuse, federnd
nachgiebigen Elementen, einem beweglichen Element und Detektoren zum
Feststellen einer Bewegung des beweglichen Elements. Die
US 4 273 972 offenbart einen
Joystick mit einem im Wesentlichen kreisförmigen federnd nachgiebigen
Element.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht somit in der Lösung der
vorstehend geschilderten Probleme durch Schaffung einer kompakten
Koordinateneingabevorrichtung mit hoher Bedienbarkeit, bei der eine
Koordinateneingabevorgang unter Aufwendung einer niedrigen Betätigungskraft
ausgeführt werden
kann und bei der ferner eine große Verschiebedistanz vorhanden
ist.
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Gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Koordinateneingabevorrichtung
geschaffen, wie sie im Anspruch 1 beansprucht ist.
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Auf
diese Weise wird eine kompakte Koordinateneingabevorrichtung mit
niedrigem Profil geschaffen.
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Ferner
handelt es sich bei den Detektoren vorzugsweise um verschiebbare
variable Widerstände,
wobei diese einen ersten Detektor zum Feststellen der Verschiebebewegung
des beweglichen Elements in einer X-Achsen-Richtung sowie einen
zweiten Detektor zum Feststellen der Verschiebebewegung des beweglichen
Elements in einer Y-Achsen-Richtung aufweisen können. Der erste Detektor und
der zweite Detektor können
jeweils mit einem Betätigungsschaft
versehen sein, wobei der Widerstandswert des ersten Detektors und
des zweiten Detektors jeweils durch Verschieben des entsprechenden
Betätigungsschafts
verändert
werden kann.
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Auf
diese Weise gewährleistet
diese Konstruktion die Detektion der Verschieberichtung und der
Verschiebedistanz des beweglichen Elements durch den ersten und
den zweiten Detektor, wenn das bewegliche Element in einer bestimmten
Richtung verschoben wird.
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Da
ferner kostengünstige,
im Handel erhältliche
variable Widerstände
bei der Vorrichtung verwendet werden können, können die Gesamtkosten der Vorrichtung
reduziert werden.
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Darüber hinaus
kann es sich bei dem federnd nachgiebigen Element um eine Schraubenfeder
handeln, die aus gewendeltem Draht mit einem vorbestimmten Drahtdurchmesser
gebildet ist. Aus diesem Grund kann die Vorspannkraft des federnd nachgiebigen
Elements in Abhängigkeit
von dem beabsichtigten Zweck in einfacher Weise geändert werden.
Ferner stellt die Vorspannkraft des federnd nachgiebigen Elements
sicher, dass das verschobene bewegliche Element automatisch in die
Ausgangsposition zurückkehrt,
so dass eine Koordinateneingabevorrichtung mit guter Bedienbarkeit
erzielt wird.
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Ferner
kann ein Betätigungsteil
zum Verschieben des beweglichen Elements an dem Griff angebracht
sein, wobei der Betätigungsteil
an der oberen Oberfläche
der ersten Abdeckung verschiebbar ist, während er sich in Berührung mit
der oberen Oberfläche
befindet. Dies verhindert somit ein Kippen des beweglichen Elements,
wenn der Betätigungsteil
verschoben wird, so dass sich ein gleichmäßiger Verschiebevorgang des
beweglichen Elements in angemessener Weise erzielen lässt.
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Ferner
können
der erste Detektor und der zweite Detektor in der zweiten Abdeckung
derart angeordnet sein, dass die Verschieberichtung des Betätigungsschafts
des ersten Detektors orthogonal zu der Verschieberichtung des Betätigungsschafts
des zweiten Detektors ist. Auf diese Weise ist die Detektion der
Verschieberichtung und der Verschiebedistanz des beweglichen Elements
durch den ersten und den zweiten Detektor sichergestellt.
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Darüber hinaus
kann das bewegliche Element einen ersten Halterungsschlitz zum Abstützen des
Betätigungsschafts
des ersten Detektors sowie einen zweiten Halterungsschlitz zum Abstützen des Betätigungsschafts
des zweiten Detektors aufweisen, wobei sich der erste Halterungsschlitz
in der Y-Achsen-Richtung erstreckt, so dass der Betätigungsschaft
des ersten Detektors in der Y-Achsen-Richtung verschiebbar ist, und sich
der zweite Halterungsschlitz in der X-Achsen-Richtung erstreckt, so dass der Betätigungsschaft
des zweiten Detektors in der X-Achsen-Richtung
verschiebbar ist. Auf diese Weise können der Betätigungsschaft
des ersten Detektors und der Betätigungsschaft
des zweiten Detektors in gleichmäßiger Weise
verschoben werden.
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Darüber hinaus
können
der erste und der zweite Detektor beide durch den Verschiebevorgang eines
einzigen beweglichen Elements betätigt werden.
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Außerdem kann
der erste Detektor alternativ in der zweiten Abdeckung angeordnet
sein, und der zweite Detektor kann alternativ in dem beweglichen Element
angeordnet sein, so dass die Verschieberichtung des Betätigungsschafts
des ersten Detektors die Verschieberichtung des Betätigungsschafts des
zweiten Detektors kreuzt. Diese Konstruktion vermindert die von
dem ersten und dem zweiten Detektor eingenommene Gesamtfläche und
trägt somit zu
einer kompakten Koordinateneingabevorrichtung bei.
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Außerdem können der
Betätigungsschaft des
ersten Detektors und der Betätigungsschaft
des zweiten Detektors mittels eines Kopplungselements miteinander
gekoppelt sein, so dass der Betätigungsschaft
des ersten Detektors und der Betätigungsschaft
des zweiten Detektors beide gleichzeitig betätigt werden, wenn der Verschiebevorgang
des beweglichen Elements ausgeführt
wird. Somit können der
erste und der zweite Detektor durch den Verschiebevorgang eines
einzigen beweglichen Elements beide betätigt werden.
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Darüber hinaus
kann eine von der ersten Abdeckung und der zweiten Abdeckung einen
Schalterkreis aufweisen, wobei ein Kontakt des Schalterkreises durch
Drücken
des beweglichen Elements eingeschaltet und ausgeschaltet wird. Zusätzlich zu
der Detektion der Verschieberichtung und der Verschiebedistanz des
beweglichen Elements durch den ersten und den zweiten Detektor kann
somit ein Schaltvorgang des Kontakts des Schalterkreises ausgeführt werden.
Dadurch wird eine vielseitigere Koordinateneingabevorrichtung erzielt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht einer Koordinateneingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Seitenansicht der 1;
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3 eine
Schnittdarstellung eines wesentlichen Bereichs der Koordinateneingabevorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
Draufsicht auf einen wesentlichen Bereich der 3;
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5 eine
Schnittdarstellung zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Koordinateneingabevorrichtung
der 3;
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6 eine
Draufsicht auf einen wesentlichen Bereich der 5;
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7 eine
Schnittdarstellung zur Erläuterung
eines wesentlichen Bereichs einer Koordinateneingabevorrichtung
gemäß einem
Beispiel, das kein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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8 eine
Draufsicht auf einen wesentlichen Bereich der 7;
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9 eine
Schnittdarstellung zur Erläuterung
der Arbeitsweise der Koordinateneingabevorrichtung der 7;
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10 eine
Draufsicht auf einen wesentlichen Bereich der 9;
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11 eine
Schnittdarstellung zur Erläuterung
eines wesentlichen Bereichs einer Koordinateneingabevorrichtung
gemäß einem
Beispiel, das kein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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12 eine
Schnittdarstellung zur Erläuterung
der Arbeitsweise der Koordinateneingabevorrichtung der 11;
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13 eine
Schnittdarstellung eines wesentlichen Bereichs einer herkömmlichen
Koordinateneingabevorrichtung; und
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14 eine
Schnittdarstellung zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der herkömmlichen Koordinateneingabevorrichtung
der 13.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 zeigt
eine Perspektivansicht einer Koordinateneingabevorrichtung 1 der
vorliegenden Erfindung. 2 zeigt eine Seitenansicht der 1. 3 zeigt
eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung eines wesentlichen
Bereichs der Koordinateneingabevorrichtung 1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 4 zeigt
eine Draufsicht zur Veranschaulichung eines wesentlichen Bereichs
der 3. 5 zeigt eine Schnittdarstellung
zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Koordinateneingabevorrichtung 1 in 3. 6 zeigt
eine Draufsicht zur Veranschaulichung eines wesentlichen Bereichs
der 5. 7 zeigt eine Schnittdarstellung
zur Veranschaulichung eines wesentlichen Bereichs einer Koordinateneingabevorrichtung 11 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 8 zeigt
eine Draufsicht zur Veranschaulichung eines wesentlichen Bereichs
der 7. 9 zeigt eine Schnittdarstellung
zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Koordinateneingabevorrichtung 11 in 7. 10 zeigt
eine Draufsicht zur Veranschaulichung eines wesentlichen Bereichs
der 9. 11 zeigt eine Schnittdarstellung
zur Veranschaulichung eines wesentlichen Bereichs einer Koordinateneingabevorrichtung 21 gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 12 zeigt
eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der
Koordinateneingabevorrichtung 21 in 11.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Die
Koordinateneingabevorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf
die 1 bis 8 beschrieben.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 und 2 ist die
Koordinateneingabevorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung mit einem Gehäuse 4 versehen, dessen
Profil im Wesentlichen rechteckig ist. Das Gehäuse 4 beinhaltet eine
erste Abdeckung 2 und eine zweite Abdeckung 3,
die einander gegenüberliegend
angeordnet sind.
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Unter
Bezugnahme auf 3 weist die erste Abdeckung 2 ein
kreisförmiges
Abstützelement 2a auf,
das in Richtung auf das Innere der ersten Abdeckung 2 über eine
vorbestimmte Höhe
nach unten ragt. Der zentrale Bereich des Abstützelements 2a ist mit
einer Öffnung 2b mit
vorbestimmten Abmessungen versehen. Unter Bezugnahme auf 4 weist die
zweite Abdeckung 3 eine innere Oberfläche 3a auf, die mit
einer T-förmigen
Aussparung 3b versehen ist, in die ein erster Detektor 7 und
ein zweiter Detektor 8, die später noch beschrieben werden,
eingebettet sind.
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Unter
Bezugnahme auf 3 befindet sich weiterhin ein
Hohlraum 4a zwischen der ersten Abdeckung 2 und
der zweiten Abdeckung 3.
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Ein
bewegliches Element 5 in Form einer kreisförmigen Platte
mit einer vorbestimmten Dicke ist in dem Hohlraum 4a derart
angeordnet, dass das bewegliche Element 5 dem kreisförmigen Abstützelement 2a zugewandt
gegenüberliegt
und den gleichen Durchmesser wie dieses aufweist.
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Der
zentrale Bereich des beweglichen Elements 5 ist mit einem
Knopf 5a versehen, der durch die Öffnung 2b der ersten
Abdeckung 2 hindurch auf eine vorbestimmte Höhe nach
oben ragt. Unter Bezugnahme auf 3 ist das
bewegliche Element 5 mit dem in der Öffnung 2b angeordneten
Knopf 5a in der Lage, eine Verschiebebewegung entlang der
ersten und der zweiten Abdeckung 2 und 3 in jeder
beliebigen Richtung in dem Hohlraum 4a auszuführen.
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Unter
Bezugnahme auf 4 ist das bewegliche Element 5 mit
einem ersten Halterungsschlitz 5b auf der linken Seite
von dem Knopf 5a versehen. Der erste Halterungsschlitz 5b verläuft in der
durch einen Pfeil A angedeuteten Y-Achsen-Richtung. Darüber hinaus
ist das bewegliche Element 5 auch mit einem zweiten Halterungsschlitz 5c auf
der rechten Seite von dem Knopf 5a versehen. Der zweite
Halterungsschlitz 5c verläuft in der durch einen Pfeil
B dargestellten X-Achsen-Richtung.
Somit sind der erste Halterungsschlitz 5b und der zweite
Halterungsschlitz 5c unter Zwischenanordnung des Knopfes 5a orthogonal
zueinander angeordnet.
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Ein
federnd nachgiebiges Element 6 ist um den Außenumfang
des Abstützelements 2a herum derart
angeordnet, dass der Innenumfang des federnd nachgiebigen Elements 6 durch
den Außenumfang
des Abstützelements 2a abgestützt ist.
Im Spezielleren handelt es sich bei dem federnd nachgiebigen Element 6 um
eine Schraubenfeder, die durch Wickeln eines Drahtes mit einem vorbestimmten
Drahtdurchmesser in eine Spulenform gebildet ist. Das federnd nachgiebige
Element 6 ist endlos, da seine beiden Endbereiche miteinander
verbunden sind.
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Wenn
sich das bewegliche Element 5 in seinem Ausgangszustand
befindet, d.h. vor einem Verschiebevorgang, ist der Außenumfang
des beweglichen Elements 5 in federnd nachgiebiger Weise
gegen das federnd nachgiebige Element 6 vorgespannt, so
dass das bewegliche Element 5 mit dem Abstützelement 2a fluchtet.
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Wie
vorstehend erwähnt
worden ist, sind der erste Detektor 7 und der zweite Detektor 8 in
der Oberfläche
der zweiten Abdeckung 3 dem beweglichen Element 5 zugewandt
gegenüberliegend
angeordnet. Der erste Detektor 7 und der zweite Detektor 8 detektieren
die Verschieberichtung und die Verschiebedistanz des beweglichen
Elements 5.
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Genauer
gesagt handelt es sich bei dem ersten Detektor 7 und dem
zweiten Detektor 8 um bekannte verschiebbare variable Widerstände mit
einem Betätigungsschaft 7a bzw. 8a.
Der erste Detektor 7 und der zweite Detektor 8 arbeiten
auf der Basis einer Verschiebebewegung der jeweiligen Betätigungsschäfte 7a und 8a,
so dass sich der Widerstandswert verändern lässt.
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An
dem Betätigungsschaft 7a und
dem Betätigungsschaft 8a des
ersten Detektors 7 bzw. des zweiten Detektors 8 ist
ein jeweiliges Gleitelement angebracht. Der Betätigungsschaft 7a des
ersten Detektors 7 steht in Eingriff mit dem ersten Halterungsschlitz 5b des
beweglichen Elements 5, und der Betätigungsschaft 8a des
zweiten Detektors 8 steht in Eingriff mit dem zweiten Halterungsschlitz 5c des
beweglichen Elements 5.
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Weiterhin
ist ein Betätigungsteil 9 an
dem Knopf 5a des beweglichen Elements 5 angebracht. Der
Betätigungsteil 9 ist über einer
oberen Platte 2c der ersten Abdeckung 2 verschiebbar
und befindet sich dabei in Kontakt mit einem an der oberen Platte 2c vorgesehenen
Vorsprung 2d.
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Auf
diese Weise ist ein Kippen des beweglichen Elements 5 verhindert,
wenn der Betätigungsteil 9 verschoben
wird. Das bewegliche Element 5 kann somit entlang der ersten
Abdeckung 2 und der zweiten Abdeckung 3 verschoben
werden, so dass sich ein gleichmäßiger Verschiebevorgang
in korrekter Weise erzielen lässt.
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Die
Arbeitsweise der Koordinateneingabevorrichtung 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben.
Die 5 und 6 veranschaulichen ein Beispiel,
bei dem der Betätigungsteil 9 durch
eine Bedienungsperson in einer durch einen Pfeil C dargestellten
Richtung verschoben wird, so dass das bewegliche Element 5 in ähnlicher
Weise in Richtung des Pfeils C verschoben wird. Diese Pfeilrichtung
C wird auch als Richtung C bezeichnet.
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Bei
diesem Beispiel dehnt sich das federnd nachgiebige Element 6,
d.h. die Schraubenfeder, in der Richtung C, und der mit dem ersten
Halterungsschlitz 5b in Eingriff stehende Betätigungsschaft 7a wird
in der Richtung C verschoben. Dadurch ändert sich der Widerstandswert
des ersten Detektors 7 um einen bestimmten Betrag.
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Dagegen ändert sich
der Widerstandswert des zweiten Detektors 8 nicht, da nur
eine Bewegung des zweiten Halterungsschlitzes 5c in der
Richtung C stattfindet, während
der Betätigungsschaft 8a in
seiner Position verbleibt.
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Eine
in den Zeichnungen nicht dargestellte Steuerung berechnet den Betrag
der Änderung
des Widerstandswerts des ersten Detektors 7 und des zweiten
Detektors 8 (im vorliegenden Fall null), um dadurch festzustellen,
dass das bewegliche Element 5 in der Richtung C verschoben
wird.
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Wenn
dagegen das bewegliche Element 5 in irgendeiner anderen
Richtung verschoben wird, werden der Betätigungsschaft 7a und
der Betätigungsschaft 8a entlang
dem ersten Halterungsschlitz 5b bzw. dem zweiten Halterungsschlitz 5c um
eine bestimmte Distanz verschoben. Dadurch ändert sich der Widerstandswert
des ersten Detektors 7 bzw. des zweiten Detektors 8,
so dass die Verschieberichtung und die Verschiebedistanz des beweglichen
Elements 5 bestimmt werden können.
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Wenn
die auf den Betätigungsteil 9 aufgebrachte
Betätigungskraft
aufgehoben wird, um den Verschiebevorgang des beweglichen Elements 5 zu stoppen,
versucht das federnd nachgiebige Element 6, aus dem gedehnten
Zustand in seinen Ausgangszustand zurückzukehren. Somit ermöglicht die
Vorspannkraft des federnd nachgiebigen Elements 6 dem beweglichen
Element 5 eine automatische Rückkehr in die Ausgangsposition,
d.h. die ursprüngliche
Position vor dem Verschiebevorgang.
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Die
Koordinateneingabevorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels
kann z.B. bei einer Videospieleinheit verwendet werden. In diesem
Fall kann z.B. ein auf einem Anzeigeschirm dargestelltes Zeichen
in Abhängigkeit
von der Verschiebebetätigung
des beweglichen Elements 5 in einer beliebigen Richtung
bewegt werden.
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Obwohl
das das federnd nachgiebige Element 6 abstützende Halterungselement 2a bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
in der ersten Abdeckung 2 vorgesehen ist, kann ein alternatives
Abstützelement
(in den Zeichnungen nicht dargestellt) an der inneren Oberfläche 3a der
zweiten Abdeckung 3 in einem Bereich vorgese hen werden,
in dem die den ersten Detektor 7 und den zweiten Detektor 8 haltende Aussparung 3b nicht
vorgesehen ist.
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Mit
anderen Worten kann ein Abstützelement zum
Abstützen
der inneren Peripherie bzw. des Innenumfangs des federnd nachgiebigen
Elements 6 entweder an der ersten Abdeckung 2 oder
der zweiten Abdeckung 3 vorgesehen sein.
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Die
Koordinateneingabevorrichtung 11 gemäß einem Beispiel, das kein
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung bildet, wird im Folgenden unter Bezugnahme
auf die 7 und 8 beschrieben.
Komponenten, die denen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen,
sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf Beschreibungen
dieser Komponenten verzichtet wird.
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Unter
Bezugnahme auf 7 besitzt die Koordinateneingabevorrichtung 11 ein
Gehäuse 14 mit einer
ersten Abdeckung 12 und einer zweiten Abdeckung 13,
die einander gegenüberliegend
angeordnet sind. Die erste Abdeckung 12 weist eine obere Platte 12a auf,
deren zentraler Bereich mit einer Öffnung 12b mit vorbestimmten
Abmessungen versehen ist.
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Dagegen
weist die zweite Abdeckung 13 ein kreisförmiges Abstützelement 13b auf,
das von dem zentralen Bereich einer inneren Oberfläche 13a der zweiten
Abdeckung 13 auf eine vorbestimmte Höhe hervorsteht. Das Abstützelement 13b stützt die
innere Peripherie des federnd nachgiebigen Elements 6 ab.
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Unter
Bezugnahme auf die 7 und 8 ist der
zentrale Bereich des Abstützelements 13b mit einer
Aussparung 13c versehen, in die der erste Detektor 7 eingebettet
ist. Die Aussparung 13c verläuft in Längsrichtung in einer durch
einen Pfeil B dargestellten Richtung.
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Der
Betätigungsschaft 7a des
ersten Detektors 7 in der Aussparung 13c ist in
X-Achsen-Richtung,
d.h. in der Richtung des Pfeils B, verschiebbar.
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Ferner
ist zwischen der ersten Abdeckung 12 und der zweiten Abdeckung 13 ein
Hohlraum 14a vorgesehen. Der Hohlraum 14a enthält ein bewegliches
Element 15, das in der Draufsicht kreisförmig ist und
das einen größeren Durchmesser
aufweist als das abstützende
Element 13b der zweiten Abdeckung 13.
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Das
bewegliche Element 15 ist mit einem Knopf 15a versehen,
der vom Zentrum der oberen Oberfläche des beweglichen Elements 15 nach
oben ragt. Der Knopf 15a ist in der Öffnung 12b der ersten Abdeckung 12 angeordnet.
Ferner ist die Bodenfläche
des beweglichen Elements 15 mit einem unter Vorspannung
stehenden Teil bzw. Vorspannteil 15b versehen, das auf
eine vorbestimmte Höhe
nach unten ragt und den gleichen Durchmesser aufweist wie das kreisförmige Abstützelement 13b der
zweiten Abdeckung 13. Das federnd nachgiebige Element 6, das
durch das Abstützelement 13b abgestützt ist,
ist gegen den vorgespannten Teil 15b in federnd nachgiebiger
Weise vorgespannt.
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Der
zentrale Bereich des federnd vorgespannten Teils 15b ist
mit einer Aussparung 15c versehen, in die der zweite Detektor 8 eingebettet
ist. Die Aussparung 15c verläuft in Längsrichtung in einer durch
einen Pfeil A dargestellten Richtung.
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Wie
unter Bezugnahme auf 8 zu sehen ist, kreuzt der in
der Aussparung 15c angebrachte zweite Detektor 8 den
in der zweiten Abdeckung 13 angebrachten ersten Detektor 7.
Die von dem ersten Detektor 7 und dem zweiten Detektor 8 bei
dem vorliegenden Beispiel eingenommene Gesamtfläche ist somit kleiner als bei
dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Der
Betätigungsschaft 7a und
der Betätigungsschaft 8a des
ersten Detektors 7 bzw. des zweiten Detektors 8 sind
zueinander entgegengesetzt angeordnet.
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Ferner
ist ein Raum 16 mit vorbestimmten Abmessungen zwischen
dem ersten Detektor 7 und dem vorgespannten Teil 15b des
beweglichen Elements 15 gebildet.
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Die
einander entgegengesetzten Betätigungsschäfte 7a und 8a sind
in dem Raum 16 positioniert und durch ein Kopplungselement 17 miteinander
gekoppelt, so dass sie eine einzige Einheit bilden.
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Wenn
das bewegliche Element 15 verschoben wird, werden somit
beide Betätigungsschäfte 7a und 8a gleichzeitig
betätigt.
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Die
Arbeitsweise der Koordinateneingabevorrichtung 11 gemäß dem vorliegenden
Beispiel wird nun unter Bezugnahme auf die 9 und 10 beschrieben.
Ein Betätigungsteil,
der in den 9 und 10 nicht
gezeigt ist, ist an dem Knopf 15a angebracht. Durch Verschieben
des Betätigungsteils
z.B. in einer durch einen Pfeil C dargestellten Richtung wird das
bewegliche Element 15 in ähnlicher Weise in Richtung
des Pfeils C verschoben. Diese Pfeilrichtung C wird auch als Richtung
C bezeichnet.
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Beim
Verschieben des beweglichen Elements 15 in der Richtung
C wird auch der zweite Detektor 8 in ähnlicher Weise in der Richtung
C verschoben. Gleichzeitig dehnt sich das von dem Abstützelement 13b abgestützte federnd
nachgiebige Element 6 in der Richtung C, und der Betätigungsschaft 7a des
ersten Detektors 7 führt
in Kombination mit dem Betätigungsschaft 8a ebenfalls
eine Verschiebebewegung in der Richtung C aus. Dadurch ändert sich der
Widerstandswert des ersten Detektors 7 um einen bestimmten
Betrag.
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Dagegen ändert sich
der Widerstandswert des zweiten Detektors 8 nicht, da der
Betätigungsschaft 8a in
seiner Position bleibt, während
der zweite Detektor 8 zusammen mit dem beweglichen Element 15 verschoben
wird.
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Eine
in den Zeichnungen nicht dargestellte Steuerung berechnet den Betrag
der Veränderung des
Widerstandswerts des ersten Detektors 7 und des zweiten
Detektors 8, um dadurch festzustellen, dass das bewegliche
Element 15 um eine bestimmte Distanz in der Richtung C
verschoben ist.
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Wenn
dagegen das bewegliche Element 15 in irgendeiner anderen
Richtung um eine bestimmte Distanz verschoben wird, werden der Betätigungsschaft 7a und
der Betätigungsschaft 8a um
die entsprechende Distanz verschoben. Dies verändert den Widerstandswert des
ersten Detektors 7 bzw. des zweiten Detektors 8,
so dass die Verschieberichtung und die Verschiebedistanz des beweglichen
Elements 15 bestimmt werden können.
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Wenn
die Betätigungskraft
aufgehoben wird, um den Verschiebevorgang des beweglichen Elements 15 zu
stoppen, versucht das federnd nachgiebige Element 6 in ähnlicher
Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
aus dem gedehnten Zustand in seinen Ausgangszustand zurückzukehren.
Die Vorspannkraft des fe dernd nachgiebigen Elements 6 erlaubt
dem beweglichen Element 15 somit eine automatische Rückkehr in
die Ausgangsposition, d.h. die ursprüngliche Position vor dem Verschiebevorgang, so
dass das Abstützelement 13b und
der vorgespannter Teil 15b in Flucht miteinander gebracht
werden.
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Die
Koordinateneingabevorrichtung 21 gemäß einem weiteren Beispiel,
das kein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung bildet, wird nun unter Bezugnahme auf
die 11 und 12 beschrieben.
Komponenten, die denen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen,
sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf Beschreibungen
dieser Komponenten verzichtet wird.
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Unter
Bezugnahme auf 11 besitzt die Koordinateneingabevorrichtung 21 des
vorliegenden Beispiels ein Gehäuse 24 mit
einer ersten Abdeckung 22 und einer zweiten Abdeckung 23,
die einander gegenüberliegen.
Die erste Abdeckung 22 weist eine obere Platte 22a auf,
deren zentraler Bereich eine Öffnung 22b mit
vorbestimmten Abmessungen hat.
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Dagegen
ist der zentrale Bereich einer inneren Oberfläche 23a der zweiten
Abdeckung 23 mit einer Aussparung 23b versehen,
die sich auf eine vorbestimmte Tiefe nach unten erstreckt. Zwischen
der ersten Abdeckung 22 und der zweiten Abdeckung 23 befindet
sich ein Hohlraum 24a.
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Der
Hohlraum 24a enthält
ein bewegliches Element 25, das in einer beliebigen Richtung
verschiebbar ist, während
es mit der inneren Oberfläche der
oberen Platte 22a der ersten Abdeckung 22 in Berührung steht.
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Das
bewegliche Element 25 beinhaltet einen vorgespannten Teil 25a,
der in der Draufsicht kreisförmig
ist und eine vorbestimmte Dicke aufweist, sowie einen Knopf 25b,
der vom Zentrum des vorgespannten Teils 25a nach oben ragt.
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Der
Knopf 25b ist in der Öffnung 22b der
ersten Abdeckung 22 angeordnet.
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Die
Bodenfläche
des kreisförmigen
vorgespannten Teils 25a des beweglichen Elements 25 ist einem
Abstützelement 26 gegenüberliegend
angeordnet. Das Abstützelement 26 hat
eine vorbestimmte Dicke sowie den gleichen Durchmesser wie der vorgespannte
Teil 25a. Ferner ist der dem vorgespannten Teil 25a ent sprechende
zentrale Bereich des Abstützelements 26 mit
einer Eingriffsöffnung 26a mit
vorbestimmten Abmessungen versehen.
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Die äußeren Peripherien
des beweglichen Elements 25 und des Abstützelements 26,
die einander zugewandt gegenüberliegen,
sind von dem federnd nachgiebigen Element 6, d.h. der Schraubenfeder,
umgeben.
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Die
Aussparung 23b unterhalb des Abstützelements 26 enthält einen
Detektor 27, der eine Mehrzahl von Verformungssensoren
beinhaltet. Der Detektor 27 detektiert die Verschieberichtung
und die Verschiebedistanz des beweglichen Elements 25.
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Der
Detektor 27 beinhaltet ein Sensorsubstrat 27a,
das z.B. aus Keramikmaterial gebildet ist, das nur geringe Verformung
in Bezug auf Temperaturänderungen
zeigt; sowie einen Betätigungsschaft 27b,
der am Zentrum des Sensorsubstrats 27a beispielsweise mittels
Klebstoff angebracht ist, so dass das Sensorsubstrat 27a und
der Betätigungsschaft 27b eine
einzige Einheit bilden.
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Weiterhin
ist die obere Oberfläche
oder die untere Oberfläche
des Sensorsubstrats 27 mit Verformungssensoren (in den
Zeichnungen nicht dargestellt) versehen, die z.B. aus Widerstandselementen gebildet
sind. Derartige Verformungssensoren werden z.B. durch einen Druckvorgang
gebildet.
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Die äußere Peripherie
des Sensorsubstrats 27a ist an der Bodenfläche der
Aussparung 23b der zweiten Abdeckung 23 beispielsweise
mittels Schrauben angebracht. Ferner befindet sich die Eingriffsöffnung 26a in
Eingriff mit dem Betätigungsschaft 27b,
so dass das Abstützelement 26 durch den
Detektor 27 abgestützt
ist. Weiterhin ist ein Bereich der Bodenfläche des Abstützelements 26 in
der Nähe
der äußeren Peripherie
durch ein Höhenregulierelement 28 abgestützt.
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Wenn
unter Bezugnahme auf 12 die Vorspannkraft des federnd
nachgiebigen Elements 6 auf das Abstützelement 26 aufgebracht
wird, wird der Betätigungsschaft 27b des
Detektors 27 um einen bestimmten Winkel verlagert, so dass
dadurch das Sensorsubstrat 27a verlagert wird. Als Ergebnis
hiervon detektieren die Verformungssensoren das Ausmaß der Verformung
bzw. Verlagerung des Sen sorsubstrats 27a, um dadurch die
Verschieberichtung und die Verschiebedistanz des beweglichen Elements 25 zu
bestimmen.
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Die
Koordinateneingabevorrichtung 21 gemäß dem vorliegenden Beispiel
benötigt
somit nur einen Detektor 27, so dass sich die Anzahl der
Komponenten verringern lässt
und dies zu einer einfacheren Montage beiträgt.
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Außerdem ist
das bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel
beschriebene federnd nachgiebige Element 6 nicht auf eine
Schraubenfeder beschränkt,
sondern es kann sich alternativ hierzu z.B. um ein ringförmiges Gummiband
handeln.
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Als
eine weitere Alternative kann die zweite Abdeckung 3 gemäß dem ersten,
zweiten und dritten Beispiel mit einem Schalterkreis versehen sein
(in den Zeichnungen nicht dargestellt). In diesem Fall kann der
Kontakt des Schalterkreises durch Drücken des entsprechenden beweglichen
Elements 6 eingeschaltet und ausgeschaltet werden.
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Derartige
Koordinateneingabevorrichtungen, die mit einem Schalterkreis versehen
sind, erlauben verschiedene Arten von Koordinateneingaben aufgrund
des Verschiebevorgangs und der Drückbetätigung des beweglichen Elements 5.
Dies trägt
zu einer vielseitigeren Koordinateneingabevorrichtung bei.
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Als
weitere Alternative kann die erste Abdeckung 2 gemäß dem ersten,
zweiten und dritten Beispiel mit einem typischen Schalterkreis versehen sein,
der mit einem Drückschalter
(in den Zeichnungen nicht dargestellt) versehen ist. In diesem Fall kann
der Drückschalter
durch Druckbeaufschlagung des entsprechenden beweglichen Elements 5 eingeschaltet
und ausgeschaltet werden.